ابزار دقیق و اندازه گیری چه کاربردی در برق صنعتی دارند؟
مهندسی ابزار دقیق و اهم متر چیست و چه کاربردی دارد؟ رشته تحصیلی مهندسی ابزار دقیق چیست و چه آینده شغلی ای دارد؟ در این مقاله قصد داریم به سوالات بالا پاسخ جامع و کامل دهیم. در ضمن اگر در هر زمینه از برق سوالی دارید، با ما در بخش نظرات سایت در میان بگذارید. مهندسی ابزار دقیق و کنترل با طراحی و پیکربندی و اتوماسیون سیستم های مختلف از حمله دما سنج سر و کار دارد. مهندسی الکترونیک و ابزار دقیق و مهندسی کنترل و ابزار دقیق دو شاخه از مهندسی بوده که از مشتقات ( Instrumentation Engineering ) هستند. این دو شاخه مهندسی موضوعات مشابهی را در بر می گیرند و دانش آموختگان در این رشته ها می توانند در جست و جوی مشاغل مشابه یکدیگر باشند.
رشته دانشگاهی مهندسی کنترل و ابزار دقیق چیست؟
بابا ادیسون، رشته مهندسی ابزار دقیق و کنترل در برگیرنده ی طراحی، ساخت و مدیریت سیستم هایی است که در طیف گسترده ای از صنایع مدرن امروزی بکار برده می شوند. همچنین مهندسی ابزار دقیق پیشرفته، ارتباط نزدیکی با مهندسی مکاترونیک و روباتیک دارد. یک ( Instrumentation Engineering ) در بخش تولید صنعتی و در موقعیت های مورد نیاز به کار گرفته می شوند. معمولاً در صنایعی مانند صنایع شیمیایی یا پروژه های ساخت و تولید با هدف بهبود عملکرد سیستم ها از لحاظ تولید ، قابلیت اعتماد و ثبات سیستم کار می کنند.
طرز کار وسایل اندازه گیری ابزار دقیق
در شکل بالا یک مثال از طرز کار وسایل اندازه گیری ابزار دقیق را مشاهده می کنید. در زمانی که سوئیچ بسته می شود، مقاومت تولید حرارت می کند. همانطور که می دانید گرمای ایجاد شده باعث افزایش درجه حرارت مایع می شود. سپس شما اطلاعات این تغییرات فیزیکی را می توانید به صورت مستقیم یا غیر مستقیم مشاهده کنید.
مثال حالت مشاهده مستقیم استفاده از گیج عقربه ای دما است. شما می توانید با استفاده از این دماسنج صنعتی میزان دما را همانجا و همان لحظه مشاهده کنید. این روش یکی از بهترین روش های سنجش و مشاهده میزان حرارت است. در این حالت دمایی که مشاهده می کنید به دمای واقعی بسیار نزدیک بوده و همچنین منظور از مشاهده دمای غیر مستقیم زمانی است که حرارت اندازه گیری شده توسط دستگاه سنجش حرارت می بایست به مکانی دور تر منتقل شود. این کار بسته به میزان فاصله با دقت و حساسیت بسیار زیاد انجام می شود.
اتاق کنترل ممکن است از محل سنجش دما فاصله ای کم مثل ۵ متر و یا فاصله چند ۱۰۰ متری داشته باشد. در صورت نیاز در مسیر از تقویت کننده های ولتاژ و جریان استفاده می کنند تا کم ترین افت برای سیگنال اندازه گیری شده رخ دهد. اینجاست که نیازمند تجهیزاتی مانند ترانسمیتر و ترانسدیوسر دما، جریان و ولتاژ می باشیم. همچنین در پروسه انتقال به کابل های افزاینده طول ترموکوپل ، کابل سنسور PT100 و کابل کیج های دما می باشند. در آن سوی کار و در اتاق کنترل، ترموستات دیجیتال، کنترلر دما و یا PLC منتظر دریافت و پردازش اطلاعات می باشند.
آینده یک دانش آموخته ابزار دقیق در شرکت ها چگونه خواهد بود؟
کار مهندس ابزار دقیق چیست؟
مهندسین کنترل مسئول طراحی، مشاوره و تعمیر کلیه سیستم ها در تمامی صنایع زیر مجموعه خود می باشند. تصمیم گیری در خصوص انتخاب تجهیزات اندازه گیری مناسب در جهت حصول اطمینان از کیفیت و بهره وری بهتر محصولات بر عهده ی مهندس ابزار دقیق می باشد. این مهندسین طراحی عملگرها، دستگاه های موقعیتی و ماشین آلات اتوماتیک صنعتی را بر عهده دارند. مهندسین کنترل کمیت های فیزیکی مانند دما، فشار و دبی را در یک سیستم اتوماتیک صنعتی از لحاظ کمی کنترل و مانیتور می نمایند.
صنایع هدف مهندسان ابزار دقیق کجاست؟
از لحاظ شغلی مهندسین کنترل و ابزار دقیق می توانند در طیف گسترده ای از شرکت ها و صنایع مانند خطوط تولید مدرن، صنایع وابسته به تولید غذا، معادن و صنایع تولید انرژی مشغول به کار شوند.این افراد می توانند فرصت های شغلی را در صنایع بزرگ مطابق با دسته بندی های زیر بررسی کنند.
- نیروگاه های حرارتی
- صنعت فولاد
- صنایع تولید سیمان
- صنعت نفت و پالایشگاه ها
- کودهای شیمیایی و…
دورنمای شغلی رشته مهندسی ابزار دقیق و کنترل چگونه است؟
مهندسین ابزار دقیق می توانند در بخش های تحقیق و توسعه شرکت های خصوصی و دولتی جویای کار باشند. این مهندسین می توانند در بخش مشاوره ی تخصصی هم مشغول به کار شوند. بطوریکه می توانند تجربیات بهمراه تحصیلات آکادمیک و دانش علمی خود را از طریق برگزاری،تخصصی و صنعتی که بدست آورده اند دوره های آموزشی در اختیار فعالان این حوزه و دانشجویان قرار دهند. این مهندسین می توانند در بخش مشاوره ی تخصصی هم مشغول به کار شوند. بطوریکه می توانند تجربیات بهمراه تحصیلات آکادمیک و دانش علمی خود را از طریق برگزاری ،تخصصی و صنعتی که بدست آورده اند دوره های آموزشی در اختیار فعالان این حوزه و دانشجویان قرار دهند.
ماهیت کار مهندس ابزار دقیق در شرکت های کنترل و اتوماسیون صنعتی چیست ؟
این شخص الزاماً مسئول طراحی، ارتقاء، نصب و مدیریت ادواتی است که برای مانیتور و کنترل سیستم های مهندسی و مکانیکی استفاده می شوند. وظایف و مسئولیت هایی که در مهندسی ابزار دقیق پیشرفته رایج می باشند، عباتند از:
- طراحی و ارتقاء سیستم های کنترل جدید.
- تعمیر و اصلاح سیستم های موجود.
- مدیریت عملکردها.
- همکاری با مهندسین طراح، اپراتورها، خریداران و کارفرمایان.
- ارتباط با کارفرمایان، تأمین کنندگان تجهیزات و مشاورین طرح های صنعتی.
- مدیریت پروژه ها از لحاظ منابع مالی و برنامه های زمان بندی.
- رفع ایرادات و نواقص.
- دانش و حصول اطمینان از رعایت نکات ایمنی که حافظ سلامتی و جان افراد در محیط های صنعتی می باشند.
- پشتیبانی فنی و مشاوره ی تخصصی.
- خرید تجهیزات.
- برنامه نویسی کامپیوتری.
- توسعه طرح های جدید کسب و کار.
نتیجه گیری مقاله در مورد شرکت ها ، تجهیزات و مهندسی ابزار دقیق چیست ؟
اگر شما قصد دارید در این زمینه فعالیت کنید، بهتر است اول خوب با خودتان فکر کنید!!! این رشته از علوم مهندسی بسیار پیچیده و تخصصی می باشد. یک زمینه فعالیت بسیار پویا و چالشی که همه روزه نیازمند به روز رسانی علمی ، فنی و تخصصی می باشد. آیا می توانید بگویید چند هزار قطعه و تجهیز در این زمینه وجود دارد!؟ چند مهندس و شرکت در دنیا در این زمینه فعالیت می کنند؟ از طرفی نباید حساسیت و اهمیت کارکرد این ادوات برقی صنعتی را در خط تولید کارخانجات نادیده بگیریم. به همین دلیل انتخاب صحیح ادوات و برندهای این قطعات بسیار حائز اهمیت می باشد.
تعریف ابزار دقیق:
ادوات و ابزارهایی هستند که براساس کمیت موردنظر در سیستم تحت کنترل ، با توجه به استانداردهای حاکم انتخاب شده و مورد استفاده قرار میگیرند. این ابزارها برای اندازه گیری دقیق کمیت هایی مانند دما، فشار، رطوبت و کمیت های اینچنینی،نمایش و کنترل این کمیت ها استفاده میشوند. همانطور که از تعریف بالا برمی آید این ابزارها بسیار دقیق هستند و نتیجه خروجی آنها دارای کمترین خطا است.
طبقه بندی ابزار دقیق:
برای طبقه بندی کردن ابزار دقیق میتوان از دسته بندی های مخالفی استفاده کرد. اما ما در این مقاله بر اساس نوع ابزار طبقه بندی میکنیم.
· سنسور
همانطور که از نام آن برمی آید، از این ابزارها برای نمونه برداری از یک پارامتر استفاده میشود. تقریبا برای اندازه گیری اکثر پارامترهای فیزیکی و شیمیایی ، یک سنسور ابزار دقیق وجود دارد. از این کمیت ها میتوان به فشار ، فلوی مایعات ، دما ، رطوبت ،پی اچ شیمیایی مواد و حتی سنسور های گازهای مختلف شیمیایی اشاره کرد.
· نمایشگر
این ابزارها راه ارتباط بصری بین سیستم کنترلی ، ابزار دقیق و انسان را برقرار میکنند. نمایشگر ها از دیگر اجزای کنترلی میباشند که برای نمایش مقدار عددی پارامترهای اندازه گیری شده در تابلوهای کنترلی یا اتاق های فرمان مورد استفاده قرار میگیرند. بعنوان فشار روغن هیدرولیک و یا دمای هیتر های یک دستگاه صنعتی را نمایان میکنند.
· دیتا لاگر
از این ابزارها برای ثبت داده ها استفاده میشود. هدف از استفاده این ابزارها کنترل یک فرایند و پس از آن مستند سازی مقادیر و رخدادهای آن فرایند است که برای آزمایشات و تحقیقات تجربی و تئوری بسیار لازم هستند.
· مبدل
مبدل ها یا ترانسدیوسر ها تبدیل کننده پارامترهای اندازه گیری شده توسط سنسور ها به سیگنالهای الکتریکی هستند. یعنی اگر یک سنسور دما همراه یک مبدل بکار رود، سنسور مقدار فشار را اندازه میگیرد و مقدار اندازه گیری شده را به مبدل تحویل میدهد ، سپس مبدل آن را به سیگنال الکتریکی و قابل انتقال در شبکه ارتباطی (معمولا سیم های فلزی) تبدیل مینماید. البته باید توجه داشت که سنسورهای استفاده شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد. بعنوان مثال همین سیگنال ضعیف ناشی از خروجی سنسور دما را به سیگنالی قوی تر تبدیل میکند تا این مقدار برای کنترل کننده ها و پردازشگر ها قابل خواندن باشد.
· کنترلر
بخش اصلی کنترل فرایند صنعتی توسط کنترلر ها انجام میشود. بعنوان مثال این کنترلرها هستند که با انجام پردازشهای لازم بر روی داده های بدست آمده از سنسورها ، فرمانهای کنترلی لازم را صادر میکنند. در واقع هسته مرکزی هر سیستمی بخش کنترل کننده یا کنترلر آن است.
کاربرد ابزار دقیق در صنعت
با توجه به پیشرفت بسیار صنایع ، تصور به سرانجام رسیدن این پروژه ها بدون ابزاردقیق محال است. میتوان گفت تقریبا در تمام صنایع ردپایی از ابزار دقیق دیده میشود که راهی برای بهبود این صنایع تلقی میگردد.
کاربرد ابزار دقیق در صنایع نفت و صنایع زیرشاخه آن
این صنایع و صنایع مشابه آنها که بیشتر تولیدات و محصولات آنها سیالات و مایعات هستند، معمولا دارای خط لوله ای برای انتقال این مایعات، مخازنی برای ذخیره، سیستمی برای اندازه گیری پارامترهای مختلف محصول و مواردی از این قبیل هستند. بعنوان مثال مقدار فلوی نفت در حال عبور از خط لوله انتقال ، سطح مخازن ذخیره سازی و یا فشار گاز درون مخازن، همه و همه پارامترهایی هستند که برای اندازه گیری آنها نیاز به ابزار دقیق کاملا مشهود است،چرا که کوچکترین خطایی در این اندازه گیری ها باعث بوجود آمدن ضرر های بسیار کلانی می گردد.
کاربرد ابزار دقیق در صنایع سیمان، معادن و صنایع اینچنینی
همانند صنایع نفت و گاز، هر صنعت دیگری برای کنترل صحیح فرایند تولید خود نیاز به اندازه گیری پارامترهایی از قبیل :
- کنترل و اندازه گیری سطح سیلوهای ذخیره سازی سیمان
- کنترل و اندازه گیری فشار بخار دیگ های بخار
- کنترل و اندازه گیری دبی خروجی مایعات و ضایعات
- اندازه گیری وزن محصول تولید شده
ابزار دقیق در تابلو برق
معمولا برای اندازه گیری دقیق پارامتر هایی همچون ولتاژ ، جریان و توان در یک تابلو برق از ابزار دقیق استفاده میشود. هرچند که نمیتوان سیستم های اندازه گیری، نمایش و کنترلی بکار رفته در تابلو برق ها را از المانهای ابزاردقیق مستثنی کرد . هایپر صنعت فامکو، سال هاست فعالیت خود را در زمینه فروش تجهیزات ابزار دقیق با برندهای مطرح و روز دنیا آغاز نموده که با دانش فنی و اخذ تجارب متعدد، بزرگترین و مطرح ترین تامین کننده تجهیزات ابزار دقیق در این صنف قرار گرفته است و همواره بهترین محصولات از به نام ترین برندهای داخلی و خارجی را مطابق با نیاز مصرف در ایران ارائه می نماید.
هایپر صنعت فامکو ارائه دهنده انواع تجهیزات ابزار دقیق از جمله تجهیزات اندازه گیری سطح، تجهیزات اندازه گیری فشار، تجهیزات اندازه گیری دما، تجهیزات اندازه گیری فلو، تجهیزات کالیبراسیون، تجهیزات آنالایزر سیالات، تجهیزات اندازه گیری پرتابل برای پارامترهای فیزیکی، شیمیایی، برق و الکترونیک و غیره در انواع برندها می باشد.
ابزار دقیق یک زیرساخت برای سیستم کنترل و اتوماسیون شامل ابزاری مانند فلومتر، فلوکنترلر، کنترلر فشار، پمپ، دتکتورگازیف ژنراتور، راکتور آزمایشگاهی و غیره می باشد. که با کمک این ابزار امکان اندازه گیری، انتقال، نمایش، ثبت و کنترل پارامترهای مهم فیزیکی همچون دما، فشار، فلو، سطح مایعات و غیره در پروسه های صنعتی به شکلی دقیق فراهم شده است.
ابزار دقيق را می توان به دو صورت دسته بندی كرد، يكی از نظر نوع عملکرد این ابزار؛ برای مثال ابزاری که عمل کنترل دما یا فشار و رطوبت و یا سطح را بر عهده دارند به كنترلر مشهورند و به همین ترتیب ابزار نمایش این مقادیر که به ایندیکیتور یا نمایشگر معروفند و ابزار انتقال اطلاعات مقادیر به صورت سیگنال های استاندارد که ترانسميتر یا منتقل کننده نامیده می شوند.
ابزار دقیق را همچنين می توان از نظر پارامتری كه این ابزار بايستی عملياتی بر روی آن انجام دهد دسته بندی کرد. برای مثال بخش های ابزار دقیق مربوط به دما نظیر کنترلر دما، ترانسمیتر دما و ترمومتر یا نمایشگر دما، ابزار اندازه گیری و کنترل دقیق فشار، فلومتر یا سنجش جریان سیالات و انتقال مقادیر فلو یا کنترل فلو، ابزار سطح سنجی یا اندازه گیری سطح مواد درون مخازن و کنترل دقیق آنها و ابزار سرعت سنجی، ابزار رطوبت سنجی و غیره.
انواع تجهیزات ابزار دقیق
- سنسور
هر وسیله ای که قادر به اندازه گیری و تبدیل کمیت های فیزیکی به الکتریکی باشد، سنسور نامیده می شود. وظیفه یک سنسور دما اندازه گیری مقدار دما و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی می باشد.
- ترانسمیتر
ترانسمیترها به طور کلی به تجهیزاتی گفته می شود که عمل اندازه گیری (سنسور)، تبدیل و تقویت سیگنال ها را در یک مجموعه انجام می دهند. ترانسمیترها تجهیزاتی هستند که در پروسه های بزرگ صنعتی کاربرد زیادی دارند زیرا فاصله ترانسمیترها از اتاق های کنترل بسیار زیاد بوده و فقط استفاده از ترانسمیتر است که در این شرایط منطقی به نظر می رسد.
- ترانسدیوسر
ترانسدیوسر ها در واقع مبدل های سیگنال های خروجی سنسورها به سیگنال های استاندارد هستند برای مثال استفاده از یک ترموکوپل با خروجی هایی در حد میلی ولت در صنعت کاملا اشتباه بود لذا در این مواقع می توان از مبدل ترموکوپل به سیگنال ۰ – ۱۰ ولت استفاده کرد. ترانسدیوسر ها در کل یک مبدل هستند.
- نمایشگر
برای نمایش مقدار پارامترهای اندازه گیری شده تجهیزات ابزاردقیق باید از نمایشگرهایی که ورودی های آنها استاندارد می باشد استفاده کرد. برای مثال برای نمایش مقدار فشار یک سنسور و یا مقدار دمای اندازه گیری شده توسط سنسور از نمایشگرهایی باید استفاده کرد که همان سنسور را پشتیبانی کرده و یا ورودی های استانداردی همچون ۰-۱۰ ولت، ۴-۲۰ میلی آمپر را پشتیبانی می کنند.
- کنترلر
مرحله بعد از اندازه گیری کنترل می باشد، فرض کنید شما در یک پروسه قصد کنترل دمای یک مخزن آب را دارید، المان ها و تجهیزاتی که برای این کار نیاز دارید به شرح زیر می باشد: کنترلر، ترانسمیتر دما و کنترل ولو که میزان انرژی گرمایشی را کنترل نماید که این انرژی می تواند حرارت آتش باشد که کنترل ولو وظیفه کنترل گاز ورودی را برعهده دارد و یا انرژی تامین کننده می تواند گرمای بخار باشد که کنترل ولو مقدار دبی عبور بخار را کنترل می کند.
- عنصر نهایی
همانطور که از نامش مشخص است مرحله آخر هر پروسه را عنصر نهایی انجام می دهد (البته اگر پروسه کنترل باشد) که در پروسه های مختلف این عنصر نهایی متفاوت می باشد. شاید در یک پروسه عنصر نهایی یک کنترل ولو باشد، در پروسه ای دیگر یک موتور الکتریکی باشد، در پروسه ای دیگر جک های نیوماتیک و هیدرولیکی باشد و غیره. عملگر ها در واقع همان عنصر نهایی هستند.
قسمت های تشکیل دهنده ابزار دقیق
بخش اندازه گیر مقدار واقعی عنصر مورد نظر را اندازه گیری می کند. پارامترهای مختلفی در صنایع برای کنترل اندازه گیری می شود.
مهمترین پارامترهایی که در صنعت برای کنترل اندازه گیری می شود:
اندازه گیری فشار (Measurement of the pressure)
اندازه گیری درجه حرارت (Measurement of the temperature)
اندازه گیری جریانات سیالات (Measurement of flow)
اندازه گیری ارتفاع مایعات (Measurement of the level)
در ابتدای شروع صنعت که کنترل بصورت امروزی نبود کنترل بوسیله عوامل انسانی انجام می شد سپس با پیشرفت علم سیستم کنترل اتوماتیک با بوجود آمدن ادوات نیوماتیکی (بادی) وارد مرحله جدیدی شد. بعد از مدتی با اختراع ترانزیستور استفاده از کارت های الکترونیکی برای کنترل آغاز شد با بوجود آمدن این قطعات کنترلی استفاده از عوامل انسانی برای کنترل کمتر می شد. در ادامه پیشرفت علم کامپیوترهای صنعتی با نام plc وارد صنعت شدند بوسیله این plc ها واحدها به آسانی کنترل می شدند و تغییرات نیز به آسانی در واحدها انجام می گرفت.
امروزه کنترل کنندهای جدیدتری بنام سیستم کنترل کننده توزیع پذیر (DCS) و کنترل کننده های فازی (FCDD) وظیفه کنترل را در واحدهای صنعتی بر عهده دارند. محرک ها ادواتی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده می گیرد و متناسب با این سیگنال ها عمل می کند. از عمده ادوات خروجی می توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد. این ادوات با عملکرد خود باعث کنترل پارامترهای اندازه گیری شده در مقدار مطلوب و مورد نظر می شوند. این ادوات گستره تنوعی زیادی دارند.
ویژگی های اندازه گیری
- حوزه اندازه گیری (Range)
- صفر اندازه گیری (Zero)
- انحراف صفر (Zero Drift)
- حساسیت (Sensitivity)
- حد تفکیک (Resolution)
- پاسخ دهی (Response)
- خطی بودن (Linearity)
- پسماند (Hysteresis)
- دقت (Accuracy)
- تکرار پذیری (Repeatability)